專利名稱：一種生物質粉粒體連續熱處理系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于可以連續工作的生物質粉粒體熱處理技術，特別是一種生物質粉粒體連續熱處理系統。
背景技術：
對生物質加熱以達到某種特定的工藝目標，其工業應用已經有很悠久的歷史，在不同的行業有各不相同的術語，我們統稱為生物質熱處理，常見的應用有汽提設備(也叫做 水蒸汽蒸餾設備、蒸養設備等)和木材碳化設備(也叫做木材高溫熱處理設備、碳化木設備等)等，前者多用于提取生物質中的揮發性組分(如香精、樟腦、小分子生物堿、小分子酚類等)，后者用于木材的調質(穩定化、滅殺蟲卵、防腐等)。現有的生物質熱處理設備，通常是裝料后間歇運行，使用的主設備一般是蒸養釜或碳化室，與生物質接觸傳熱的介質是低氧煙氣或水蒸氣。現有設備存在著產能低、能耗高等問題。隨著生物能源的開發，需要大規模地處理木質纖維素類生物質和各種生物質殘渣，期望的生物質熱處理裝備的生產規模也隨之大幅度增加。能耗低、產能高、安全可靠、能夠連續運行的生物質熱處理裝備，將具有重要的應用價值。

發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠連續運行的生物質粉粒體連續熱處理系統，能夠大幅度提高現有熱處理設備的產能并降低能耗，并具有安全可靠的特征。實現本發明目的的技術解決方案為一種生物質粉粒體連續熱處理系統，由料倉、給料機、推板換熱器、加熱倉、注氣器、槳葉排料機、螺旋輸送機、鎖氣器、循環氣出口、循環氣加熱器、循環氣風機、循環氣分配箱、尾氣排氣口、冷凝器、尾氣風機、抽氣口、抽氣風機、軟水箱、注汽水泵、蒸汽發生器、注汽口、循環油泵、導熱油鍋爐、水箱、循環水泵、散熱水泵、冷卻塔，以及控制調節系統組成；其中，料倉位于給料機的上方，并與給料機的進料口連接，給料機的出料口與推板換熱器的頂部連接，推板換熱器的底部與加熱倉的頂部連接，加熱倉的底部與槳葉排料機的入口連接，槳葉排料機的出料口與螺旋輸送機的入口連接，螺旋輸送機的出口與鎖氣器連接；軟水箱、注汽水泵、蒸汽發生器、注汽口依次連接，該注汽口與螺旋輸送機相通；循環氣出口、循環氣加熱器、循環氣風機、循環氣分配箱和注氣器依次連接，循環氣出口設置在加熱倉的靠近頂部的側壁上，注氣器設置在加熱倉內的底部；推板換熱器、循環油泵、導熱油鍋爐、蒸汽發生器、循環氣加熱器通過導熱油管依次連接形成一個回路；在推板換熱器上設置抽氣口，該抽氣口與抽氣風機連接；尾氣排氣口、冷凝器與引風機依次連接，尾氣排氣口設置在加熱倉靠近頂部的側壁上；水箱、散熱水泵和冷卻塔通過水管形成回路，該水箱、循環水泵、冷凝器通過水管連接形成回路；螺旋輸送機、鎖氣器、循環水泵、循環油泵、給料機、推板換熱器、槳葉排料機、循環氣風機、尾氣風機、抽氣風機、注汽水泵通過電機驅動，上述電機再與控制調節系統(28)的電機驅動控制模塊相連接。
本發明與現有技術相比，其顯著優點與常規的過熱蒸汽蒸養裝置或汽提裝置相t匕，同樣的處理量條件下，本發明能耗不到原系統的五分之一，由于無需外加蒸汽，系統內凝結液中的水分含量從80%降低到20%以下。而在同樣倉容的條件下，由于系統可以連續運行，處理能力大幅度提聞。下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。


圖I是生物質粉粒體連續熱處理裝置示意圖。圖2是推板換熱器的結構示意圖。圖3是推板換熱器A-A向推板換熱模塊結構示意圖。圖4是推板換熱模塊B向旋轉結構示意圖。圖5是相鄰推板換熱模塊推板運動方向示意圖。圖6是循環氣分配器與布氣器示意圖。圖7是布氣器A-A向局部放大圖。圖8是布氣器B向旋轉放大示意圖。圖9是槳葉排料機、螺旋輸送機、注汽口、鎖氣器示意圖。圖10是槳葉排料機、螺旋輸送機、注汽口、鎖氣器A-A向示意圖。圖11是槳葉排料機轉子的示意圖。圖12是槳葉排料機轉子局部放大圖。
具體實施例方式結合圖1，本發明生物質粉粒體連續熱處理系統，由料倉I、給料機2、推板換熱器
3、加熱倉4、注氣器5、槳葉排料機6、螺旋輸送機7、鎖氣器8、循環氣出口 9、循環氣加熱器
10、循環氣風機11、循環氣分配箱12、尾氣排氣口 13、冷凝器14、尾氣風機15、抽氣口 16、抽氣風機17、軟水箱18、注汽水泵19、蒸汽發生器20、注汽口 21、循環油泵22、導熱油鍋爐23、水箱24、循環水泵25、散熱水泵26、冷卻塔27，以及控制調節系統28組成；其中，料倉I位于給料機2的上方，并與給料機2的進料口連接，給料機2的出料口與推板換熱器3的頂部連接，推板換熱器3的底部與加熱倉4的頂部連接，加熱倉4的底部與槳葉排料機6的入口連接，槳葉排料機6的出料口與螺旋輸送機7的入口連接，螺旋輸送機7的出口與鎖氣器8連接；軟水箱18、注汽水泵19、蒸汽發生器20、注汽口 21依次連接，該注汽口 21與螺旋輸送機7相通；循環氣出口 9、循環氣加熱器10、循環氣風機11、循環氣分配箱12和注氣器5依次連接，循環氣出口 9設置在加熱倉4的靠近頂部的側壁上，注氣器5設置在加熱倉4內的底部；推板換熱器3、循環油泵22、導熱油鍋爐23、蒸汽發生器20、循環氣加熱器10通過導熱油管依次連接形成一個回路；在推板換熱器3上設置抽氣口 16，該抽氣口 16與抽氣風機17連接；尾氣排氣口 13、冷凝器14與引風機15依次連接，尾氣排氣口 13設置在加熱倉4靠近頂部的側壁上；水箱24、散熱水泵26和冷卻塔27通過水管形成回路，該水箱24、循環水泵25、冷凝器14通過水管連接形成回路；螺旋輸送機7、鎖氣器8、循環水泵25、循環油泵22、給料機2、推板換熱器3、槳葉排料機6、循環氣風機11、尾氣風機15、抽氣風機17、注汽水泵19通過電機驅動，上述電機再與控制調節系統(28)的電機驅動控制模塊相連接。
本發明的螺旋輸送機7、鎖氣器8、循環水泵25、循環油泵22使用普通電機，電機的啟停控制由控制調節系統28的電機驅動控制模塊提供；給料機2、推板換熱器3、槳葉排料機6使用調速電機，調速電機的轉速控制由控制調節系統28的電機驅動控制模塊提供；循環氣風機11、尾氣風機15、抽氣風機17、注汽水泵19使用普通電機驅動，電機的頻率控制由控制調節系統28的電機驅動控制模塊提供。給料機2將物料輸入到系統中，它必須具有良好的鎖氣功能，管鏈式輸送機可以滿足要求，也可以使用其它類型的具有鎖氣功能的機械輸送設備。結合圖2，本發明的推板換熱器3從上到下分別由接給料機法蘭29、連接管段30、排氣室31、多層推板換熱模塊32、接加熱倉法蘭33構成，抽氣口 16設置在排氣室31的側壁上，多層推板換熱模塊32由單層推板換熱模塊疊加而成，結合圖3和圖4，每個單層推板換熱模塊由膜式壁34、推板35、推板往復連桿36組成，具有預熱和裝倉兩個功能。在推板35的作用下物料與膜式壁34之間有相對運動，使得換熱過程得以強化；其裝倉功能主要由推板35完成推板35連接在膜式壁34上，推板往復連桿36連接在推板35上；其預熱功能 主要由膜式壁34實現，膜式壁34由加熱管37和鰭片38焊接形成組件，鰭片38上間斷地開設有落料口 39 ;相鄰單層推板換熱模塊的推板35運動方向相互垂直，相互間隔的單層推板換熱模塊隔層的推板35連接在同一個框架上，框架由兩個同心的軸向滑動支座支承，并由往復電機驅動作往復運動；加熱管37內的加熱介質是導熱油，膜式壁34的上表面與物料之間發生間接換熱。所述的多層推板換熱模塊32的第一層橫截面尺寸與給料機2的出口相同，各層的依次逐漸加大，最后一層的橫截面與加熱倉4相同。推板35在推板往復連桿36的作用下作往復運動，膜式壁34上的物料在推板35的驅動下發生水平運動，膜式壁34的鰭片38上間斷地開設有落料口 39，當物料到達落料口 39的位置時，即可在重力的作用下，跌落到下一層推板換熱模塊32，相鄰推板換熱模塊32的膜式壁34的鰭片38上的落料口 39的開孔位置相互錯開，結合圖5，下層推板換熱模塊32尺寸大于上一層，第一層的橫截面尺寸與給料機2的出口相同，各層的依次逐漸加大，最后一層的橫截面與加熱倉4相同。相鄰兩層推板運動方向垂直，隔層推板運動方向相同。物料在流過多層推板換熱模塊32之后，被均勻分攤，最后落入加熱倉4，從而完成物料的均勻裝倉。隔層的推板往復連桿36聯接在同一個框架上，框架由兩個同心的軸向滑動支座支承，并由往復電機驅動做往復運動。本發明的加熱倉4是加熱生物質粉粒體的場所，它是由金屬側壁圍成的倉體，截面為矩形或正方形，上下皆有聯接法蘭，外敷保溫層。結合圖6，加熱倉4的底部設有注氣器5，熱氣流從該處進入，穿過料層并與物料之間發生逆流對流換熱，從加熱倉4的上部排出。加熱倉的上部設有兩個氣體出口，其中一個為循環氣出口 9，另外一個是尾氣排氣口 13。結合圖7，本發明的注氣器5是一組長軸處于垂直方向的橢圓管40組成的陣列(橢圓管40的個數根據物料的性質和處理量進行選取，一般一組可以取3-12個)，并穿過加熱倉4壁面上的開孔與循環氣分配箱12連通，結合圖8，橢圓管40的下部設置間斷的透氣縫41以分配熱氣流。結合圖9，本發明的槳葉排料機6由進料口 46、底板47、側壁48、兩個以上平行布置的轉子39 (結合圖10)、排料口 49組成，轉子39設置在底板47、側壁48構成的腔體內，進料口 46與加熱倉4連接，排料口 49與螺旋輸送機7連接；每個轉子39結構相同，皆由主軸42、槳葉43、軸承44、驅動齒輪45組成，主軸42有兩個軸承44支撐，軸承44分別固定在側壁48上，并保證同心，主軸42的一端有驅動齒輪45，驅動電機通過減速器帶動驅動齒輪45從而驅動轉子39，各個轉子39的轉向相同。按照物料的輸送方向，結合圖11，轉子39的主軸42分為2-4段，各段的直徑逐漸減小，結合圖12，主軸42采用間斷葉片形成槳葉43，該槳葉43的高度逐漸加大從而保持外徑不變，同時槳葉角度a逐漸減小。以上兩個結構措施，保證了轉子39的輸送能力沿著輸送方向逐漸增加，以達到對加熱倉4均勻落料的目的。螺旋輸送機7的作用，是將物料匯流到出口，之后再通過鎖氣器8將物料排出系統。循環氣加熱器11的作用，是為加熱倉4提供熱源，實現途徑為使導熱油與循環氣之間發生熱交換，它可以是一個常規的翅片管換熱器，管內有導熱油流動，熱量通過翅片被傳遞到管外的循環氣。循環氣取自加熱倉4的上方的循環氣出口 9，加熱到指定溫度后，通過循環氣分配箱12和注氣器5，注入加熱倉4的下方。循環氣風機10是循環氣加熱器11的輔機，其作用是驅動循環氣流動。
為了保證加熱倉4的安全，倉內不得有氧氣殘留，所以在排料時必須使用不含氧的氣體作為鎖氣介質，本發明使用過熱蒸汽作為鎖氣介質，它被注入到螺旋輸送機7出料口的上方。蒸汽發生器20的作用是生產出合格的鎖氣介質，它的主體是一臺蒸發器，以導熱油為熱源完成水的蒸發，得到飽和蒸汽，再進一步對飽和蒸汽加熱而獲取過熱蒸汽。其結構可以是任意一種常規的帶有過熱功能的直流式蒸發器，例如使用加熱盤管，管內是水或蒸汽，管外是導熱油。軟水箱18和注汽水泵19是蒸汽發生器20的附屬設備。冷凝器14用于處理加熱倉4產生的尾氣，尾氣的成分與循環氣相同。尾氣通過設在加熱倉上部的尾氣排氣口 13進入冷凝器14，冷凝后產生的液相組分可以回收；未凝結的氣相組分，既可以繼續進行低溫冷凝回收有效組分，也可以作為氣體燃料使用，或者通過火炬燃燒后排放到大氣。冷凝器14可以使用任意一種常規的結構，比如以水為冷卻介質，水在管內流動，尾氣在管外凝結。引風機15是冷凝器14的附屬設備，其作用是驅動尾氣的流動。水箱24、循環水泵25、散熱水泵26、冷卻塔27等構成了冷卻水系統，是冷凝器14的輔助系統，其作用是將冷凝器14中尾氣的放熱散發到大氣中。抽氣風機17是一個安全部件，其任務是將物料攜帶的空氣通過設置在推板換熱器3上部的抽氣口 16排出系統，以保證加熱倉處于無氧環境。導熱油鍋爐23，是本發明的重要輔機，其作用是為生物質粉粒體的熱解過程提供熱源。導熱油鍋爐23可以是任意一種常規的系統，可以根據具體情況選用電熱鍋爐、光熱鍋爐、化石燃料鍋爐。鍋爐加熱的導熱油用于蒸汽發生器20、循環氣加熱器11、推板換熱器3等。導熱油的流動由循環油泵22驅動。本發明的蒸汽發生器20是一個蒸發器，以導熱油為加熱熱媒，水在管內流動，進口為液態水而出口為過熱蒸汽。所述的導熱油鍋爐23，所使用的燃料是各類有機燃料，或者使用電力、太陽能作為輸入能量的來源。本發明的控制調節系統28分為兩個模塊系統在線監測模塊和電機驅動控制模塊組成。系統在線監測模塊包括八個在線傳感器，分別是三個溫度傳感器T1, T2和T3、四個壓力傳感器P1, P2，P3和P4和一個料位傳感器H，其中第一溫度傳感器T1和第一壓力傳感器P1設置在推板換熱器3的排氣室31的側壁上，分別測量推板換熱器3頂部氣流的溫度和壓力；第二溫度傳感器T2和第二壓力傳感器P2設置在尾氣排氣口 13位置附近，分別測量加熱倉4頂部氣流的溫度和壓力；第三溫度傳感器T3和第三壓力傳感器P3設置循環氣分配箱12內，分別測量循環氣的氣流溫度和壓力；第四壓力傳感器P4設置在螺旋輸送機7的出口位置，測量螺旋輸送機7出口處的壓力；料位傳感器H設在加熱倉4的頂部，測量加熱倉4的料位，系統在線監測模塊傳感器提供的數據作為電機控制驅動模塊的調節依據。電機驅動模塊是一個常規的技術，如普通電機啟停按鈕、調速電機的調速盤、普通電機的電頻器等，提供普通電機的啟停控制、調速電機的轉速控制以及普通電機的變頻控制。通過在線傳感器采樣的參數調節(自動或手動方式)電機的頻率和轉速，其控制與調節的邏輯關系為通過設置不同的抽氣風機17的頻率，來調節推板換熱器3上部氣流的壓力(對應壓力傳感器P1),定值閉環調節；通過設置不同的尾氣風機15的頻率，來調節加熱倉4頂部氣流的壓力(對應壓力傳感器P2),定值閉環調節；通過設置不同的循環氣風機10的頻率，來調節循環氣分配箱12內的氣流壓力(對應壓力傳感器P3),定值閉環調節；通過設置不同的注汽水泵19的頻率，來調節螺旋輸送機7出口處的壓力(對應壓力傳感器 P4),定值閉環調節；通過改變給料機2調速電機的轉速，來調節加熱倉4的料位(對應料位傳感器H)，定值閉環調節；通過改變槳葉排料機6的驅動調速電機的轉速，來調節系統負荷。推板換熱器3頂部氣流溫度T1是一個報警信號，它設置有上限和下限，超限時應當及時調節系統負荷(超過上限時需要加大負荷，低于下限時需要增加負荷);加熱倉3頂部氣流溫度T2是一個事先設定的目標參數，它決定了冷凝器14中凝結液的品質；循環氣分配箱12內的氣流溫度T3是一個事先設定的目標參數，它決定了熱處理之后的生物質物料的品質。本發明提出的生物質粉粒體連續熱處理系統，其工作流程如下
粉粒體流程料倉I中的粉粒體，由給料機2輸送，在給料機2的出口下落到推板換熱器3 ;在推板換熱器3內，粉粒體被熱壁面間接加熱，完成預熱過程；預熱后的粉粒體下落到加熱倉4，在加熱倉4內向下流動，同時受到循環氣的直接加熱，在加熱倉4的底部由槳葉排料機6排出加熱倉4,通過螺旋輸送機7匯流,最后由鎖氣器8排出系統。循環氣流程來自加熱倉4靠近頂部的側壁位置設置的循環氣出口 9的循環氣，由循環氣風機10驅動，在循環氣加熱器11內被加熱到指定溫度后進入循環氣分配箱12，再通過注氣器5注入到加熱料倉4的下方；加熱的循環氣穿過料層并放熱后，由循環氣出口 9排出，從而完成循環氣的循環流動。排放氣流程從位于加熱料倉4靠近頂部的側壁位置設置的尾氣排氣口 13引出的尾氣，通過冷凝器14將低沸點組分凝結后，剩余的不凝性組分通過尾氣風機15排出；從推板換熱器3上部排氣室31的側壁上設置的抽氣口 16引出的氣體，通過抽氣風機17排向大氣。根據具體物料種類和操作溫度的不同，尾氣可以作為氣體燃料使用，或者直接馳放到大氣中。從尾氣凝結下來的液態產物，可以作為副產品回收。導熱油流程從導熱油鍋爐23引出的導熱油，依次流經蒸汽發生器20、循環氣加熱器11、推板換熱器3，放熱后的導熱油由循環油泵22驅動，回流到導熱油鍋爐23。蒸汽流程取自軟水箱18的軟水，由注汽水泵19驅動，送入蒸汽發生器20，轉換為過熱蒸汽后，通過注汽口 21注入鎖氣器8之前的螺旋輸送機7出口處，最后進入加熱倉4。
冷卻水流程取自水箱24的熱水，由循環水泵25驅動，流經冷凝器14后，回流到水箱24。水箱24中存貯的熱水，由散熱水泵26驅動并通過冷卻塔27將熱量散發到大氣中。本發明提出的生物質粉粒體連續熱處理裝置，其工作機理是
以導熱油為熱源，在無氧氣氛下，實現對生物質粉粒體的加熱，加熱過程使得生物質發生所期望的輕度熱解，熱解產生的氣相產物中的低沸點組分可以凝結回收。為了保證無氧氣氛，采取了加料抽氣和出料鎖氣等 兩項技術措施；為了降低能耗和提高產能，采取了倉內循環氣直接換熱的技術措施；為了實現連續生產，采取了加熱倉4倉底連續出料的技術措施。下面針對上述技術措施進行補充解釋。加料抽氣技術措施，主要由抽氣風機17完成，抽氣位置是設置在推板換熱器3上部排氣室31的側壁的抽氣口 16，抽氣的目標是排除物料攜帶的空氣，包括顆粒間隙內的空氣和顆粒內部吸附的部分空氣。具體抽氣過程如下推板換熱器3對物料進行間接加熱，過程中完成物料的升溫和干燥，干燥過程析出的水蒸氣從顆粒內部向外流動并排除顆粒吸附的空氣，通過顆粒之間的間隙，最后從抽氣口 16被抽出。為了控制推板換熱器3中的氣流流向，防止空氣進入加熱倉4，則必須使得抽氣口 16的壓力低于尾氣排氣口 13的壓力，為此設置了兩個壓力傳感器P1和P2對壓力進行監測，確保加料抽氣的順利進行。出料鎖氣的技術措施，主要由蒸汽發生器20生產的過熱蒸汽完成，以過熱蒸汽為鎖氣介質，通過設置在螺旋輸送機7出口上部的注汽口 21注入，其目標是實現加熱倉4與大氣之間的氣流分隔，只允許少量過熱蒸汽通過鎖氣器8，并為加熱倉4內的氣流提供一個基準壓力，以維持料倉I上部的額定壓力。具體出料鎖氣過程如下注汽口 21注入的過熱蒸汽分為兩路并聯流動第一路通過鎖氣器8隨物料排出生物質分體連續熱處理裝置，第二路依次通過螺旋輸送機7和槳葉排料機6，進入加熱倉4的下部并匯入循環氣，隨著循環氣穿過加熱倉4的料層。總注汽流量是上述兩路并聯通道流量之和，必須保證第二路流量大于零，才能完成出料鎖氣功能，所以兩路通道的阻力特征都會影響到鎖氣效果，必須同時保證兩路通道皆有較大的阻力系數。第一路通道的阻力系數由鎖氣器8的機械密封機構完成，第二路通道的阻力系數主要由來自槳葉排料機6內物料的鎖閉作用。由于出料鎖氣還需要為加熱倉4提供壓力基準，所以出料鎖氣的目標參數還要包括加熱倉4上部的壓力。以上過程依靠設置注汽水泵19的不同頻率從而改變注汽流量來調節。對加熱倉4內料層進行加熱，以實現對生物質的熱處理，是裝置運行的目標。本發明采用了循環氣直接加熱物料的方式，其優點是以生物質粉粒體物料的顆粒表面為換熱表面，具有極大的換熱面積，可以顯著增加產能。加熱過程取決于氣流參數和顆粒參數，包括物流參數和物性參數，其中物流參數包括顆粒初溫、顆粒流量、循環氣流量、料層中循環氣的進出溫度、氣流和顆粒在倉內流動的均勻性等。以上參數中，保證顆粒在加熱倉4內依靠重力的向下流動的均勻性，具有決定性意義，本發明提出的槳葉排料機6可以達到加熱倉4底部均勻出料的效果，從而保證了加熱倉4內的顆粒皆處于均勻的向下流動狀態。本發明采取的前述各項技術措施，使得上述物流參數皆可以得到精確的控制與調節。下面結合實施例，對本發明提出的生物質粉粒體連續熱處理裝置作進一步說明。以一臺每小時處理2噸木粉的小型木粉熱處理裝置為例
加熱倉幾何特征參數為橫截面尺寸1000 X 1000mm，高度1200 mm。
部件參數的典型配置如下
(1)給料機2:管鏈輸送機,最大輸送能力15m3/h,調速電機驅動；
(2)推板換熱器3:12層；
(3)抽氣風機17:離心風機，流量20m3/h，壓頭200Pa，變頻調速；
(4)尾氣風機15:防爆型離心風機，流量300m3/h，壓頭lkPa，變頻調速；
(5)循環氣風機10:防爆型離心風機，流量800m3/h，壓頭3kPa，變頻調速；
(6)槳葉排料機64轉子39均布，槳葉43外徑O 180 mm ;每個轉子39的主軸42分為 三段，主軸42直徑按照物料流向依次為①160mm、O 140mm、O 120mm,槳葉43角度a沿物料料流流向逐漸減小，角度為75°至45°。(7)循環氣加熱器11 :換熱面積50 m2。(8)鎖氣器8 :耐熱型星型關風器，輸送能力15m3/h ；
(9)導熱油鍋爐23:容量0. 5麗，供油溫度150 300°C可調；
(10)蒸汽發生器20:額定蒸發量20kg/h ；
(11)注汽水泵19:揚程3bar,流量2 22kg/h可調；
關鍵操作參數如下
P1 = - 10 土 IOPa ；
P2 = 10 土 10 Pa ；
P4-P3 =20 土 10 Pa ; (P3由循環風機的參數和循環氣量共同確定)
T1 = 40^50 0C ；
T2 = 80"105°C ；
T3 = 160 250。。。本發明提出的生物質粉粒體連續熱處理裝置，可以按照設定的溫度和停留時間，連續并且精確地完成對生物質的加熱，同時脫除生物質內部吸附的氣體和不穩定的組分，設定溫度的范圍可以在140°C 250°C之間，適用于處理生物質粉體以及最大尺寸小于20mm的生物質散體。在一定條件下，它可以替代現有的汽提設備。本發明提出的生物質粉粒體連續熱處理裝置，可以應用于生物能源的開發比如在生物質顆粒燃料的生產中作為生物質粉體的預處理裝置，將粉體加熱到150°C以上，排除生物質粉體中的空氣并使得木質素軟化，可以大幅度提聞造粒機的廣能和降低造粒電耗，并提高生物質顆粒的強度和密度；再比如作為生物質散體的預處理裝置，將散體加熱到210°C以上使之輕度碳化，后接制粉機，可以大幅度降低制粉電耗，或生產出超細生物質粉體并進一步制備生物質漿體燃料。
權利要求
1.一種生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于由料倉(I)、給料機(2)、推板換熱器(3)、加熱倉(4)、注氣器(5)、槳葉排料機(6)、螺旋輸送機(7)、鎖氣器(8)、循環氣出口(9)、循環氣加熱器(10)、循環氣風機(11)、循環氣分配箱(12)、尾氣排氣口(13)、冷凝器(14)、尾氣風機(15)、抽氣口(16)、抽氣風機(17)、軟水箱(18)、注汽水泵(19)、蒸汽發生器(20)、注汽口(21)、循環油泵(22)、導熱油鍋爐(23)、水箱(24)、循環水泵(25)、散熱水泵(26 )、冷卻塔(27 )，以及控制調節系統(28 )組成，其中料倉(I)位于給料機(2 )的上方，并與給料機(2)的進料口連接，給料機(2)的出料口與推板換熱器(3)的頂部連接，推板換熱器(3)的底部與加熱倉(4)的頂部連接，加熱倉(4)的底部與槳葉排料機(6)的入口連接，槳葉排料機(6)的出料口與螺旋輸送機(7)的入口連接，螺旋輸送機(7)的出口與鎖氣器(8)連接；軟水箱(18)、注汽水泵(19)、蒸汽發生器(20)、注汽口(21)依次連接，該注汽口(21)與螺旋輸送機(7)相通；循環氣出口(9)、循環氣加熱器(10)、循環氣風機(11)、循環 氣分配箱(12)和注氣器(5)依次連接，循環氣出口(9)設置在加熱倉(4)的靠近頂部的側壁上，注氣器(5)設置在加熱倉(4)內的底部；推板換熱器(3)、循環油泵(22)、導熱油鍋爐(23)、蒸汽發生器(20)、循環氣加熱器(10)通過導熱油管依次連接形成一個回路；在推板換熱器(3)上設置抽氣口( 16)，該抽氣口( 16)與抽氣風機(17)連接；尾氣排氣口( 13)、冷凝器(14)與引風機(15)依次連接，尾氣排氣口( 13)設置在加熱倉(4)靠近頂部的側壁上；水箱(24)、散熱水泵(26)和冷卻塔(27)通過水管形成回路，該水箱(24)、循環水泵(25)、冷凝器(14)通過水管連接形成回路；螺旋輸送機(7)、鎖氣器(8)、循環水泵(25)、循環油泵(22),給料機(2)、推板換熱器(3 )、槳葉排料機(6 )、循環氣風機(11)、尾氣風機(15 )、抽氣風機(17 )、注汽水泵(19 )通過電機驅動，上述電機再與控制調節系統(28 )的電機驅動控制模塊相連接。
2.根據權利要求I所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于螺旋輸送機(7)、鎖氣器(8)、循環水泵(25)、循環油泵(22)使用普通電機，電機的啟停控制由控制調節系統(28)的電機驅動控制模塊提供；給料機(2)、推板換熱器(3)、槳葉排料機(6)使用調速電機，調速電機的轉速控制由控制調節系統(28)的電機驅動控制模塊提供；循環氣風機(11)、尾氣風機(15 )、抽氣風機(17 )、注汽水泵(19 )使用普通電機驅動，電機的頻率控制由控制調節系統(28)的電機驅動控制模塊提供。
3.根據權利要求I所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于推板換熱器(3)從上到下分別由接給料機法蘭(29 )、連接管段(30 )、排氣室(31)、多層推板換熱模塊(32 )、接加熱倉法蘭(33)構成，抽氣口( 16)設置在排氣室(31)的側壁上，多層推板換熱模塊(32)由單層推板換熱模塊疊加而成，每個單層推板換熱模塊由膜式壁(34)、推板(35)、推板往復連桿(36 )組成，推板(35 )連接在膜式壁(34 )上，推板往復連桿(36 )連接在推板(35 )上；膜式壁(34)由加熱管(37)和鰭片(38)焊接形成組件，鰭片(38)上間斷地開設有落料口(39);相鄰單層推板換熱模塊的推板(35)運動方向相互垂直，相互間隔的單層推板換熱模塊隔層的推板(35)連接在同一個框架上，框架由兩個同心的軸向滑動支座支承，并由往復電機驅動作往復運動；加熱管(37)內的加熱介質是導熱油。
4.根據權利要求3所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于多層推板換熱模塊(32)的第一層橫截面尺寸與給料機(2)的出口相同，各層的依次逐漸加大，最后一層的橫截面與加熱倉(4)相同。
5.根據權利要求I所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于注氣器(5)是一組長軸處于垂直方向的橢圓管(40)組成的陣列，并穿過加熱倉(4)壁面上的開孔與循環氣分配箱(12)連通，橢圓管(40)的下部設置間斷的透氣縫(41)以分配熱氣流。
6.根據權利要求I所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于槳葉排料機(6)由進料口(46)、底板(47)、側壁(48)、兩個以上平行布置的轉子(39)、排料口(49)組成，轉子(39)設置在底板(47)、側壁(48)構成的腔體內，進料口(46)與加熱倉(4)連接，排料口(49)與螺旋輸送機(7)連接；每個轉子(39)結構相同，皆由主軸(42)、槳葉(43)、軸承(44)、驅動齒輪(45 )組成，主軸(42 )有兩個軸承(44)支撐，軸承(44)分別固定在側壁(48)上，并保證同心，主軸(42)的一端有驅動齒輪(45)，驅動電機通過減速器帶動驅動齒輪(45 )從而驅動轉子(39 )，各個轉子(39 )的轉向相同。
7.根據權利要求6所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于按照物料的輸 送方向，轉子(39)的主軸(42)分為2-4段，各段的直徑逐漸減小，采用間斷葉片形成槳葉(43)，該槳葉(43)的高度逐漸加大從而保持外徑不變，同時槳葉角度a逐漸減小。
8.根據權利要求I所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于蒸汽發生器(20)是一個蒸發器，以導熱油為加熱熱媒，水在管內流動，進口為液態水而出口為過熱蒸汽。
9.根據權利要求I所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于導熱油鍋爐(23)所使用的燃料是各類有機燃料，或者使用電力、太陽能作為輸入能量的來源。
10.根據權利要求I所述的生物質粉粒體連續熱處理系統，其特征在于控制調節系統(28)分為兩個模塊系統在線監測模塊和電機驅動控制模塊組成，系統在線監測模塊包括八個在線傳感器，分別是三個溫度傳感器(T1, T2和T3)、四個壓力傳感器(P1, P2, P3和P4)和一個料位傳感器(H)，其中第一溫度傳感器(T1)和第一壓力傳感器(P1)設置在推板換熱器(3)的排氣室(31)的側壁上，分別測量推板換熱器(3)頂部氣流的溫度和壓力；第二溫度傳感器(T2)和第二壓力傳感器(P2)設置在尾氣排氣口(13)位置附近，分別測量加熱倉(4)頂部氣流的溫度和壓力；第三溫度傳感器(T3)和第三壓力傳感器(P3)設置循環氣分配箱(12)內，分別測量循環氣的氣流溫度和壓力；第四壓力傳感器(P4)設置在螺旋輸送機(7)的出口位置，測量螺旋輸送機(7)出口處的壓力；料位傳感器(H)設在加熱倉(4)的頂部，測量加熱倉(4)的料位，系統在線監測模塊傳感器提供的數據作為電機控制驅動模塊的調節依據，電機驅動模塊提供普通電機的啟停控制、調速電機的轉速控制以及普通電機的變頻控制。
全文摘要
本發明公開了一種生物質粉粒體連續熱處理系統，由料倉、給料機、推板換熱器、加熱倉、注氣器、槳葉排料機、螺旋輸送機、鎖氣器、循環氣出口、循環氣加熱器、循環氣風機、循環氣分配箱、尾氣排氣口、冷凝器、尾氣風機、抽氣口、抽氣風機、軟水箱、注汽水泵、蒸汽發生器、注汽口、循環油泵、導熱油鍋爐、水箱、循環水泵、散熱水泵、冷卻塔，以及控制調節系統組成。本發明與常規的過熱蒸汽蒸養裝置或汽提裝置相比，同樣的處理量條件下，本發明能耗不到原系統的五分之一，由于無需外加蒸汽，系統內凝結液中的水分含量從80％降低到20％以下。而在同樣倉容的條件下，由于系統可以連續運行，處理能力大幅度提高。
文檔編號C10B51/00GK102746898SQ201210240498
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月12日 優先權日2012年7月12日
發明者劉心志, 張華 , 張后雷, 朱曙光, 熊榮輝, 王文舉 申請人:南京理工大學